Les rayons x

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Sommaire

Introduction 4
I. Généralités 5
1. Structure énergétique de la matière 5
a) Atomes et molécules 5
b) Absorption d’énergie par l’atome 6
c) Emission d’énergie par l’atome 6
2. Les rayons X 7
a) Caractéristiques des rayons X 8
b) Production des rayons X 8
II. Interactions des rayons X avec la matière 10
1. Interactions avec les électrons 10
a)L’effet Compton 10
b) L’effet Photo-électrique 11
c) La diffusion simple 12
2. Interactions avec le noyau 12
a) La matérialisation 12
b) Les réactions nucléaires 13
3. Probabilité de ces interactions 14
a) Répartition de ces 3 effets en fonction de Z et de E : 15
b) Comparaison de 2 milieux : L’eau et le plomb 16
III. Le radiodiagnostic 16
1. La radiologie17
a) La radioscopie 17
b) La radiographie classique 18
c) La radiographie numérique 19
2. La tomodensitométrie (ou scanner) 20
3. L’angiographie 21
IV. Dangers des rayons X et précautions à prendre 22
1. Les différentes doses administrées 22
2. Risques liés aux expositions 23
a) Définitions 24
b) Effets cliniques 24
c) Effets biologiques 25
3.Précautions et protections contre les rayons X 27

Introduction

Le 22 décembre 1895, Wilhem Contrad Röntgen a découvert les rayons X (RX) et pour cela il recevra le prix Nobel de physique en 1901. A travers notre étude nous nous intéresserons aux interactions qu’il existe entre les rayons X et la matière ainsi qu’à leurs applications biomédicales.
Les RX sont une forme de rayonnementélectromagnétique se définissant comme un mode de transport de l’énergie dans l’espace. Ce sont des photons produits par les électrons des atomes. Ils ont une énergie cinétique comprise entre quelques eV et plusieurs dizaine de MeV. Ils se différencient des rayons γ par leurs origines : les rayons γ sont produits par les noyaux des atomes. Ils sont constitués pas des flux de particules en mouvement rapide et sontatténués différemment selon la nature du milieu qu’ils traversent. De ce fait ils sont couramment utilisés en radiodiagnostic.
Les rayons X font apparaitre des ionisations dans les milieux matériels ou ils pénètrent. Elles sont en générales provoquées par des particules chargées secondaires (électrons et protons). C’est pour cela que les RX sont dits « indirectement ionisants ».
La matière estun ensemble de particules (atomes et molécules) réunies par des liaisons plus ou moins fortes. Ses interactions avec les RX mettent en jeu des phénomènes d’absorption et d’atténuation.
Nous développerons cette étude en quatre temps. Tout d’abord nous donnerons les généralités sur la matière et les RX nécessaires pour mieux ciblé notre sujet. Ces informations nous permettrons, par la suite,d’étudier les différentes interactions des RX avec la matière. Dans une troisième partie, nous nous intéresserons aux dangers et aux risques des effets de ces rayonnements. Enfin nous aborderons les différentes applications biomédicales de ces RX en mettant en évidence leurs intérêts en médecine.

Généralités

1 Structure énergétique de la matière

Comme nous l’avons dit précédemment lamatière est constituée d’atome et de molécules qui sont des éléments de base. Lors de l’assemblage de particules une partie de la masse des constituants est convertie en énergie de liaison par la cohésion du complexe (c’est le phénomène du default de masse). Il est intéressant de rappeler la formule d’Albert Einstein : E = mc2, en effet elle permet d’expliquer que la masse est équivalente à del’énergie. C’est elle-même qui permet de mesurer la quantité de matière.

a) Atomes et molécules

Les atomes sont la plus petite partie d’un corps. Ils sont constitués d’un noyau autour duquel on trouve des électrons en gravitation.
Ce noyau est composé de neutron et de proton. Il est à peu près 10000 fois plus petit que l’atome dont la taille caractéristique est de l’ordre...
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